搜索
第四讲植物的磷素营养与磷肥主要内容要求1.土壤磷素及其转化部分掌握2.植物的磷素营养掌握3.磷肥的种类、性质部分掌握4.磷肥施用对环境的影响了解5.磷肥的合理施用原则掌握第一节土壤中的磷素及其转化一、土壤中磷的含量我国耕地土壤的全磷量：0.2~1.1g/kg呈地带性分布规律：从南到北、从东到西逐渐增加影响因素：土壤母质、成土过程、耕作施肥等西北南东增加增加土壤供磷状况以土壤有效磷(AvailablePcontent)含量表示：中性或石灰性土壤：P10mg/kg，表示有效磷不足酸性土壤：P15mg/kg，表示有效磷不足我国土壤有效磷素含量分布图AvailablePcontent(BrayII)Pink30mg/kg(moderatelydeficient)Red:20mg/kg(deficient)Darkred:10mg/kg(severelydeficient)二、土壤中磷的形态1.有机态磷含量：占土壤全磷量的10%~50%来源：动物、植物、微生物和有机肥料包括：核酸、植素类、磷脂类影响因素：母质的全磷量、全氮量、地理气候条件、土壤理化性状、耕作管理措施等2.无机态磷含量：占土壤全磷量的50%~90%包括：土壤液相中的磷(以H2PO4－和HPO42－为主)、固相的磷酸盐、土壤固相上的吸附态磷（1）Ca-P指土壤中的磷酸钙镁化合物。主要有以下形态：Ca2-P以CaHPO4为代表，有效性高，持续性好。Ca8-P如Ca8H2（PO4）6，有效性次于Ca2-P，是缓效磷源。Ca10-P如Ca10（PO4）6（OH）2，Ca10（PO4）6F2，对植物基本无效。（2）Fe-P指土壤中磷酸铁类化合物。非晶质态FePO4.XH2O是水溶性磷肥施入土壤后的初期产物，有效性中等偏下。晶质态活性很低，植物不能吸收利用。（3）Al-P指土壤中磷酸铝类化合物。胶结态是有效磷源，结晶态的活性则很低。（4）O-P闭蓄态磷，是由Fe（OH）3包被的磷，有效性很低。三、土壤中磷的转化（掌握）施肥有机态磷(影响矿化率的因素)H2PO4－无定形磷酸盐结晶态磷酸盐HPO42－闭蓄态磷(有效性降低)吸附态磷矿物矿化Eh交替变化老化生物矿化固定作用化学沉淀释放作用解吸吸持作用固定（一）土壤中磷的释放1、难溶性磷酸盐的释放原生的和次生的矿物态磷酸盐或化学沉淀生成的磷酸盐，包括闭蓄态磷经物理化学变化或生物学风化作用，变化为溶解性较大的磷酸盐或非闭蓄态磷。2、无机磷的解吸吸附态磷重新进入土壤溶液的过程。主要原理：（1）化学平衡反应植物吸收磷而失去原有平衡，促进解吸（2）竞争吸附提高竞争阴离子的浓度有利于磷的解吸有机态磷化合物：植素、核酸、核蛋白、磷脂等在磷酸酶的作用下，逐渐降解，释放出磷酸。3、土壤有机磷的矿化影响矿化速率因素:磷酸酶的活性：温度：35℃最适宜，30℃以下发生磷的固定通气性：土壤干湿交替促进磷的矿化，通气性差的土壤微生物活性低，有机物的矿化率变小。pH：有机磷的稳定性酸性土壤高与中性或碱性土壤土壤有机质C/P比：C/P比200净矿化；C/P比300，净生物固持（二）土壤中无机磷的固定1、沉淀反应中性和石灰性土壤由Ca-体系控制：磷酸根离子与碳酸钙、方解石及交换性钙生成二水磷酸二钙、无水磷酸二钙、磷酸八钙等。酸性土壤由Fe-Al体系控制：铁铝氧化物的溶解，产生活性铁铝与磷酸生成无定形磷酸铁铝盐，再转化为晶质的磷铝石等。概念：土壤液相中的无机磷酸盐等有效态磷转变为无效态磷过程2、吸附反应存在于液相中的磷酸或磷酸根离子被土壤铁铝氧化物、水铝英石、粘土矿物、石灰性物质等土壤固相所吸附和吸收的过程。（三）影响土壤中磷的固定与释放的主要因素1、粘土矿物组成1：1型粘土矿物固定能力大于2：1型；铁铝水化氧化物大于高岭石，粘粒含量高的土壤大于砂性土壤2、pHpH在6.0-6.5，磷有效性最高；pH低（5.3），铁铝水化氧化物使磷的固定增强；pH高（7.0）磷被钙镁离子固定。3、土壤有机质含量及有机肥数量有机质含量高，有机肥用量多有助于磷的有效性提高。机理：有机酸的螯合，难溶性磷溶解腐殖酸盐阻隔铁铝氧化物对磷的吸附4、土壤含水量影响土壤pH、Eh，改变铁铝氧化物存在形态，从而影响磷的固定与释放。如：旱地土壤磷的扩散系数小，有效性低，淹水后Eh下降，高价磷酸铁盐还原为亚铁，与三价铁结合的磷释放，有效性提高。第二节植物的磷素营养一、植物体内磷的含量、分布和形态1.含量(P2O5)：植株干物重的0.2~1.1%影响因素：植物种类：油料作物豆科作物禾本科作物生育期：生育前期生育后期器官：幼嫩器官衰老器官、繁殖器官营养器官种子叶片根系茎秆生长环境：高磷土壤低磷土壤2.分布：与代谢过程和生长中心的转移有密切关系营养生长期：集中在幼芽和根尖（具有明显的顶端优势）生殖生长期：大量转移到种子或果实中。再利用能力达80％以上缺磷时，体内的磷转运至生长中心以优先满足其需要，故缺磷症状先在最老的器官出现。油菜缺磷叶序新叶老叶有机磷：占85％，以核酸、磷脂、植素为主无机磷：占15％，以钙、镁、钾的磷酸盐形式存在3.形态00.511.522.53含量（%）0244872发芽时间（h)在发芽期间水稻种子中磷组分的变化植素磷脂无机磷磷酸酯RNA+DNA二、植物对磷的吸收和利用（一）吸收形态1.主要是正磷酸盐：H2PO4－HPO42－PO43-2.偏磷酸盐、焦磷酸盐：吸收后，转化为正磷酸盐3.少量的有机磷化合物：如核糖核酸、磷酸甘油酸、磷酸己糖等（二）吸收机理：主动吸收吸收部位：根毛区吸收过程：H＋与H2PO4－共运（三）影响植物吸收磷的因素1.作物种类和生育期(1)喜磷作物(豆科绿肥、油菜、荞麦)一般豆类、越冬禾本科水稻(2)根系发达或根毛多或有菌根的作物吸磷多(3)幼苗期对磷的要求较为迫切：生长前期吸收的磷占全吸收量的60%~70%；后期主要依赖磷在植物体内的运转再利用，运转率可达70～80％芥菜的根系2.介质的pH酸性介质：H2PO4-为主pH影响磷的形态pH＝7.2：[H2PO4-]＝[HPO42-]pH继续升高：HPO42-、PO43-占优通常在pH5.5～7.0范围内，有利于多数作物对磷的吸收。溶液pH值对解离的磷酸盐离子形态的影响3.伴随离子具有促进作用的：NH4+、K+、Mg2+等具有抑制作用的：NO3-、OH-、Cl-等降低磷有效性的：Ca2+、Fe3+、Al3+等4.其它环境因素：温度、光照、土壤水分、通气状况等（四）磷的同化和运输同化：磷酸盐有机磷化合物运输：占全磷60％以上无机磷地上部木质部导管木质部导管植物根毛和表皮吸收的磷大部分通过共质体输送皮层，在向中柱转入木质部导管，进行长距离运输。部分参与代谢形成ATP，再形成葡萄糖6磷酸、果糖6磷酸等，再从中柱到达导管时，形成无机磷再往上运输。（一）磷是植物体内重要化合物的组分1.核酸和核蛋白核酸——决定植物的遗传变异性核酸＋蛋白质核蛋白2.磷脂磷脂＋糖脂＋胆固醇膜脂物质生物膜+蛋白质三、磷的营养功能3.植素（环己六醇磷酸脂的钙镁盐）作用：(1)作物开花后在繁殖器官迅速积累，有利于淀粉的合成；(2)作为磷的贮藏形式，大量积累在种子中；(3)种子萌发时，作为磷的供应库。环己六醇植酸OHOHOHOHOHOHOHOPOO(-6H)OPO+6HOHOPOOHOPOOOHOPOOOHOPOOOHOPOOO4.高能磷酸化合物ATP、GTP、UTP、CTP均在新陈代谢中起重要作用体内。尤其是ATP，是能量的中转站。5.辅酶酶的辅基，作为递氢体或生物催化剂（二）磷能加强光合作用和碳水化合物的合成与运转1.磷参与光合作用各阶段的物质转化2.磷参与叶绿体中三碳糖的运转3.磷参与蔗糖在筛管中的运输均以磷酸脂的形态进行运转葡萄糖6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖蔗糖磷酸蔗糖果糖磷酸蔗糖合成酶Pi蔗糖合成酶蔗糖合成不同途经的示意图（三）促进氮素代谢1.促进蛋白质合成2.利于体内硝酸的还原和利用3.增强豆科作物的固氮量（四）促进脂肪代谢参与糖向甘油和脂肪酸的转化，同时脂肪的合成也需要磷的参与，油料作物施用磷肥能增加出油率。（五）提高作物对外界环境的适应性1.增强作物的抗旱、抗寒等能力抗旱:磷能提高原生质胶体的水合度和细胞结构的充水度，使其维持胶体状态，并能增加原生质的粘度和弹性，因而增强了原生质抵抗脱水的能力。抗寒:磷能提高体内可溶性糖和磷脂的含量。可溶性糖能使细胞原生质的冰点降低，磷脂则能增强细胞对温度变化的适应性，从而增强作物的抗寒能力。越冬作物增施磷肥，可减轻冻害，安全越冬。OH-H+KH2PO4K2HPO42.增强作物对酸碱变化的适应能力（缓冲性能）植物体内磷酸盐缓冲系统：当外界环境发生酸碱变化时，原生质由于有缓冲作用仍能保持在比较平稳的范围内。这有利于作物正常生长发育。这一缓冲体系在pH6～8时缓冲能力最大，因此在盐碱地上施用磷肥可以提高作物抗盐碱的能力。四、磷肥对作物生长发育和产量品质的影响1、增加叶面积，促进叶绿素的形成促进根系生长2、促进根系生长，增加对水分和养分的吸收，促进块根的生长3、改善植物同化过程，增加蛋白质、淀粉、糖、脂肪等的积累提高纤维、糖用、淀粉及油料作物的产量品质4、提高生物固氮能力，提高豆科植物蛋白质含量5、提高蔬菜和果实的品质，增加糖分和维生素的含量。磷肥对糖用甜菜块根产量和质量的影响处理产量(kg/ha)糖(％)糖产量(kg/ha)全氮(％)蛋白质氮(％)对照2480014.235201.210.72P1204730015.573201.020.64P1805010015.777901.050.69五、植物磷素营养失调症状与诊断（一）磷素营养缺乏症＊植株生长迟缓，矮小、瘦弱、直立，分蘖或分枝少＊花芽分化延迟，落花落果多＊多种作物茎叶呈紫红色，水稻等叶色暗绿症状从茎基部开始（二）磷素过多＊无效分蘖增加、早衰，造成锌、铁、锰的缺乏等缺乏过剩植株外观发育迟缓、矮小繁殖器官过早发育，茎叶生长受抑制叶片颜色叶片暗绿、缺乏光泽、叶色深暗，茎叶上出现紫红色斑点或条纹叶片肥厚密集发生部位老叶开始植物类型水稻、小麦分蘖少，开花成熟延迟玉米果穗秃顶油菜脱荚，棉花脱蕾蔬菜纤维增多，烟草燃烧性差，诱发植物缺锌。磷素缺乏与过剩的症状－P＋P水培小白菜水培小白菜－P苗期时植株矮小，因为碳水化合物代谢受阻，植物体内易形成花青素，如玉米的茎常出现紫红色症状。缺磷导致成熟期禾谷类作物籽粒退化较重，如玉米秃尖油菜缺磷叶序缺磷导致作物植株矮小，禾谷类作物分蘖减少，叶色暗绿，迟熟缺磷正常①上部叶片的生长被抑制，新生的茎杆细、叶片小。②下部叶片背面可以观察到紫红色花青素。番茄黄瓜下部老叶的叶脉间出现斑点状黄化并向上枯死，而上部叶片则似蘑菇状。蔬菜磷过剩症状左图未施钾的磷素过剩情况。右图由于磷的施用过量而引起的缺铁症状。番茄前排为缺钾栽培，而后排钾正常。由左向右磷的施用量逐次增加，在缺钾状态下容易看到磷施用过多时的外观症状。甘蓝的磷过剩与缺钾甘蓝的磷过剩与缺钾右为正常植株，而左为缺钾条件下磷施用过量时产生的症状。(三)土壤和作物体内磷的丰缺指标1、作物体内的磷素丰缺指标一般用全磷和无机态磷的含量进行判断受作物种类、品种、栽培条件、取样部位和时间等影响2、土壤磷素丰缺指标土壤有效磷一般指作物近期可以利用的部分磷。一、磷矿资源及磷肥制造方法（一）磷矿资源简介具有工业开采价值的磷酸盐矿床，最典型的是氟磷灰石[Ca10(PO4)6F2]矿床。第三节磷肥的种类、性质和施用中国云南昆阳磷矿世界磷矿储量（×106t，P2O5）国家资源量储量(精矿含量)地质储量潜在储量世界29096.119613.47751.7摩洛哥17750.011777.43639.3美国8026.01330.9369.5俄罗斯3197.71497.8252.8中国2880.0－397.4(P2O524%)南非1030.0680.9679.8约旦440.7217.8203.3中国的磷矿资源：我国的磷矿资源仅次于摩洛哥、美国和俄罗斯。其中80%分布于云南、贵州、